環(huán)境庫茲涅茨曲線視角下河南省大氣污染的分析

王 芳，鄧文剛

(鄭州大學(xué) 1.商學(xué)院;2.國際學(xué)院，河南 鄭州 450001)

綠色良好的生活環(huán)境一直以來都是居民賴以生存的基本條件，其中，空氣質(zhì)量的好壞直接影響著人們的健康水平。但是，通過歷史經(jīng)驗來看，任何地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展無不以環(huán)境的透支為代價。近幾年，隨著城市化進(jìn)程的加快以及工業(yè)化的迅速發(fā)展，河南省的空氣質(zhì)量一直沒有長期保持在較高的水平。黨的十八大報告、“十二五”規(guī)劃綱要以及2012年中央經(jīng)濟(jì)工作會議中明確指出應(yīng)當(dāng)注重經(jīng)濟(jì)社會與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，力求每一個城市都能成為宜居城市。[1]環(huán)境庫茲涅茨曲線反映了環(huán)境質(zhì)量與人均收入之間的關(guān)系，從理論上來說，污染程度隨著人均收入的增加先提高后降低，但在實際當(dāng)中兩者之間有時卻不會表現(xiàn)出這樣的關(guān)系，污染程度甚至可能會隨著人均收入的增加先提高、后降低、再提高、再降低，因此河南省的大氣污染和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間具體是什么樣的關(guān)系還有待于在實證分析中做進(jìn)一步研究。

一、文獻(xiàn)綜述

傳統(tǒng)的EKC曲線呈現(xiàn)出倒“U”型，這一點已經(jīng)被國內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者所證實。例如Grossman和Krueger(1995)[2]、林伯強(qiáng)和蔣竺均(2009)[3]、黃炎和丁健(2016)[4]等。除此之外，一些學(xué)者在研究中還發(fā)現(xiàn)環(huán)境庫茲涅茨曲線有時會呈現(xiàn)出“N”型、倒“N”型等類型。張樂勤等(2012)以動態(tài)測度的方式對安徽省1995—2010年的碳排放強(qiáng)度進(jìn)行觀測和分析，發(fā)現(xiàn)其EKC曲線表現(xiàn)為“N”型。[5]周小亮、吳武林(2016)在對福建省大氣和水污染的分析中發(fā)現(xiàn)廢氣、廢水的排放與人均收入之間呈現(xiàn)倒“N”型關(guān)系。[6]孫艷麗、李中軒(2017)在對許昌市工業(yè)“三廢”的排放量的調(diào)查分析中得出了工業(yè)粉塵呈現(xiàn)倒“U”型曲線的右側(cè)+正“U”型曲線的左側(cè)的結(jié)論。[7]

在研究方法上，目前還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。任海軍和劉高理(2014)以STIRPAT模型為基礎(chǔ)對碳排放量進(jìn)行了一系列的測度，并指出不同階段的城市化進(jìn)程中各因素對碳排放的影響存在著差異。[8]謝守紅、蔡海亞、夏剛祥(2016)使用IPCC關(guān)于碳排放的測算方法，用脫鉤模型對1980—2012年中國交通運輸業(yè)的碳排放量進(jìn)行了相關(guān)的分析。[9]因此，在今后的研究當(dāng)中還應(yīng)當(dāng)注重不斷地總結(jié)和歸納，找到普適性更強(qiáng)的研究方法。

綜上所述，目前的研究大多打破了經(jīng)典環(huán)境庫茲涅茨曲線的假設(shè)，提出了許多新的不同類型的EKC曲線。但是，各地區(qū)的環(huán)境污染程度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狀況都不盡相同。為此，本文將在經(jīng)典環(huán)境庫茲涅茨曲線理論的基礎(chǔ)上結(jié)合河南省自身的特點構(gòu)建高次多項式模型進(jìn)行實證分析，使研究方法具有一定的針對性和新意，并將根據(jù)河南省目前存在的一些環(huán)境問題給出相應(yīng)的政策建議。

二、數(shù)據(jù)來源與模型設(shè)定

(一)數(shù)據(jù)選取

本文選取河南省1998—2017年共20年的時間序列數(shù)據(jù)，從歷年的《河南省環(huán)境狀況公報》上選取衡量大氣污染的3個較為常用的指標(biāo)：工業(yè)廢氣排放總量、二氧化硫排放量以及煙(粉)塵排放量。其中，工業(yè)廢氣排放總量的符號記為“INDGAS”，單位為“億標(biāo)立方米”；二氧化硫排放量的符號記為“SO2”，單位為“萬噸”；煙(粉)塵排放量的符號記為“SD”，單位為“萬噸”。

對于變量的選取，因為人均國內(nèi)生產(chǎn)總值與大氣污染具有較高的關(guān)聯(lián)性，故取其作為解釋變量，符號記作“PGDP”，單位為“元”。數(shù)據(jù)來源于歷年的《河南省統(tǒng)計年鑒》。

將以上指標(biāo)和變量進(jìn)行對數(shù)化處理后的結(jié)果如表1所示。

表1 大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長的相關(guān)指標(biāo)與變量匯總

(二)模型設(shè)定

根據(jù)現(xiàn)有的一些研究，環(huán)境庫茲涅茨曲線的模型一般表現(xiàn)為二次多項式、三次多項式、四次多項式、對數(shù)二次多項式、對數(shù)三次多項式以及對數(shù)四次多項式等幾種形式。出于對數(shù)據(jù)波動和復(fù)雜因素的考慮，本文選取對數(shù)四次多項式作為基本計量經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行分析：

lnYt=α0+α1lnXt+α2(lnXt)2+α3(lnXt)3+α4(lnXt)4+μt

其中，lnYt表示各類環(huán)境污染指標(biāo)第t年的數(shù)據(jù)的自然對數(shù)；lnXt表示人均國內(nèi)生產(chǎn)總值第t年的數(shù)據(jù)的自然對數(shù)；μt表示隨機(jī)誤差項；αi(i=1,2,3,4)表示各個參數(shù)的待估系數(shù)。

對模型估計結(jié)果參數(shù)的討論有如下幾種類型：①α1=α2=α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長之間不存在關(guān)系；②α1≠0，α2=α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長之間存在單調(diào)遞增或單調(diào)遞減的關(guān)系；③α1=α2≠0，α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長之間存在單調(diào)遞增或單調(diào)遞減的關(guān)系；④α1<0，α2>0，α3=α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長之間存在正“U”型關(guān)系；⑤α1>0，α2<0，表示大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長之間存在倒“U”型關(guān)系；⑥α1>0，α2<0，α3>0，α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長之間存在正“N”型關(guān)系；⑦α1<0，α2>0，α3<0，α4=0，表示大氣污染與經(jīng)濟(jì)增長之間存在倒“N”型關(guān)系；⑧在之前的基礎(chǔ)上，如果α4≠0，那么所得的環(huán)境庫茲涅茨曲線將不同于以上的形狀，會呈現(xiàn)出一種連綿起伏的形態(tài)，稱為“波浪型”。

三、實證分析

(一)平穩(wěn)性檢驗

當(dāng)時間序列不平穩(wěn)時，在此基礎(chǔ)上得到的回歸有可能會是偽回歸。為此，在建立模型之前，要先對各個變量的平穩(wěn)性進(jìn)行檢驗。本文選取使用較為普遍的ADF檢驗法，具體的檢驗結(jié)果見表2。

表2 ADF單位根檢驗結(jié)果

注：括號中的數(shù)字代表與檢驗值相對應(yīng)的P值，“*”“**”“***”分別表示10%、5%、1%的顯著性水平

由表2數(shù)據(jù)可看出，lnSD在原序列和一階差分以及二階差分的條件下都通過了5%或1%的顯著性水平下的檢驗；lnPGDP在一階差分和二階差分的條件下分別通過了10%和5%顯著性水平下的檢驗；其他變量在原序列的條件下均未通過檢驗，在一階差分和二階差分的條件下通過了1%顯著性水平下的檢驗。由此可知，所有指標(biāo)和變量經(jīng)過處理均可變?yōu)槎A單整序列，因此能進(jìn)行協(xié)整分析。

(二)協(xié)整分析

1.協(xié)整檢驗

經(jīng)過平穩(wěn)性檢驗后，對大氣污染的各項指標(biāo)與人均GDP之間是否具有協(xié)整關(guān)系進(jìn)行檢驗，本文采用EG兩步法對變量之間形成的殘差序列項的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗。

第一步，分別對大氣污染的3個指標(biāo)與人均GDP之間進(jìn)行一元一次回歸，具體的回歸方程如下：

lnINDGAS=2.7341+0.7339lnPGDP

(6.2814) (16.3217)

F=266.3977，R2=0.9367，n=20

lnSO2=5.0938+0.0466lnPGDP

(4.0368) (3.5778)

F=128.0813，R2=0.9286，n=20

lnSD=9.9465+0.5575lnPGDP

(12.7746) (6.9312)

F=48.0418，R2=0.7287，n=20

經(jīng)過檢驗發(fā)現(xiàn)上三式的t檢驗和F檢驗均顯著通過，并且從回歸結(jié)果可以看出其可決系數(shù)分別為0.9367、0.9286、0.7287，這說明回歸方程具有較好的擬合效果。

由表3數(shù)據(jù)可知，大氣污染的指標(biāo)與人均GDP之間所形成的殘差序列均通過了5%的平穩(wěn)性檢驗，這表明它們之間存在著長期的均衡關(guān)系。

表3 大氣污染指標(biāo)與人均GDP的協(xié)整檢驗結(jié)果

注：檢驗是對各項指標(biāo)和所有變量的二階差分之間所形成的殘差序列進(jìn)行的平穩(wěn)性檢驗，“*”“**”“***”分別代表10%、5%、1%的顯著性水平

2.協(xié)整分析

經(jīng)過平穩(wěn)性檢驗和協(xié)整檢驗后，根據(jù)所選用的計量經(jīng)濟(jì)模型對大氣污染的各項指標(biāo)與人均GDP之間的關(guān)系進(jìn)行參數(shù)估計，判定回歸結(jié)果中t統(tǒng)計量值、F統(tǒng)計量值以及R2的大小，若不顯著則剔除四次方項，接著對三次方方程進(jìn)行參數(shù)估計。以此類推，直到選出合適的方程為止，表4列出了具體的參數(shù)估計結(jié)果。

表4 大氣污染的各項指標(biāo)與人均GDP之間的參數(shù)估計結(jié)果

注：括號中的數(shù)值為t檢驗的值，“*”“**”“***”分別代表10%、5%、1%的顯著性水平

工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間的方程為：

lnINDGAS=-4896.95+2062.81lnPGDP-324.82(lnPGDP)2+22.70(lnPGDP)3-0.59(lnPGDP)4

由此可知，工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間屬于四次多項式的關(guān)系，α1>0，α2<0，α3>0，α4<0。各解釋變量的t統(tǒng)計量值分別為-3.96、3.98、-3.99、4.01、-4.03，均通過了顯著性水平為1%的t檢驗。同時F統(tǒng)計量的值為153.24，說明F檢驗也十分顯著。并且R2的值也較大，為0.9761，證明在較好的擬合效果下工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間的關(guān)系呈現(xiàn)波浪型曲線的形態(tài)。

二氧化硫排放量與人均GDP之間的方程式為：

lnSO2=482.86-151.55lnPGDP+

16.62(lnPGDP)2-0.6(lnPGDP)3

由此可知，二氧化硫排放量與人均GDP之間屬于三次多項式的關(guān)系，α1<0，α2>0，α3<0。各解釋變量的t統(tǒng)計量值分別為2.62、-2.73、2.86、-3.00，均通過了顯著性水平為1%的t檢驗。同時F統(tǒng)計量的值為17.95,說明F檢驗也十分顯著。并且R2的值也較大，為0.7709，證明在較好的擬合效果下二氧化硫排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)出倒“N”型的關(guān)系。

煙(粉)塵排放量與人均GDP之間的方程式為：

lnSD=-19.74+5.68lnPGDP-0.33(lnPGDP)2

由此可知，煙(粉)塵排放量與人均GDP之間屬于二次多項式的關(guān)系，α1>0，α2<0。各解釋變量的t統(tǒng)計量值分別為-1.77、2.42、-2.66，前兩個變量通過了顯著性水平為5%的t檢驗，后一個變量通過了顯著性水平為1%的t檢驗。同時F統(tǒng)計量的值為35.69，說明F檢驗也十分顯著。并且R2的值也較大，為0.8077，證明在較好的擬合效果下煙(粉)塵排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)出倒“U”型的關(guān)系，這與環(huán)境庫茲涅茨曲線的假定相符合。

三、結(jié)論

本文在“綠水青山就是金山銀山”的時代背景下，選取河南省1998—2017年共20年的時間序列數(shù)據(jù)，通過將計量模型設(shè)成對數(shù)四次多項式的形式，用逐步回歸法對河南省大氣污染物的3個指標(biāo)和人均國內(nèi)生產(chǎn)總值之間的關(guān)系進(jìn)行實證分析，得出以下結(jié)論：

(1)工業(yè)廢氣排放總量與人均GDP之間呈現(xiàn)波浪型關(guān)系。其中在可觀測范圍內(nèi)模型的人均GDP只有一個EKC拐點35600元，大致出現(xiàn)在2013—2014年之間。在人均GDP低于35600元時，工業(yè)廢氣的排放量隨人均收入的增長呈現(xiàn)出上升的趨勢，這表明在當(dāng)時的條件下由于省內(nèi)總體生產(chǎn)力水平還尚未發(fā)展成熟起來，工業(yè)廢氣的排放隨人均國內(nèi)生產(chǎn)總值的增加而增加。當(dāng)人均GDP超過35600元以后，工業(yè)廢氣的排放量呈現(xiàn)出下降的趨勢，這表明在 “綠水青山就是金山銀山”的號召下，各地紛紛提高了生態(tài)保護(hù)的意識，因此工業(yè)廢氣的排放量隨人均國內(nèi)生產(chǎn)總值的增加而日漸減少。

(2)二氧化硫排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)部分倒“N”型關(guān)系。模型中人均GDP的兩個EKC拐點分別為3655元和20688元，前者的出現(xiàn)時間并不在樣本數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，但可以推測大致在20世紀(jì)90年代中期，后者的出現(xiàn)時間則大致出現(xiàn)在2009年前后。在人均GDP達(dá)到3655元之前，二氧化硫排放量隨著人均GDP的增加而下降；在人均GDP處于3655元到20688元的這段時期內(nèi)，二氧化硫排放量隨著人均GDP的增加而增加；當(dāng)人均GDP超過20688元以后，隨著各地對工業(yè)污染監(jiān)測和管控力度的加強(qiáng)，二氧化硫排放量又重新開始減少。從中可以看出，盡管理論模型預(yù)測的曲線形狀是倒“N”型，但是在現(xiàn)有樣本的觀測范圍內(nèi)模型更多呈現(xiàn)出的是倒“N”型曲線的右半部分，其中二氧化硫排放量與人均GDP的EKC拐點應(yīng)當(dāng)處于人均GDP為20688元的時候。

(3)煙(粉)塵排放量與人均GDP之間呈現(xiàn)倒“U”型關(guān)系。模型中人均GDP只有一個EKC拐點5465元，出現(xiàn)的時間大致在2000—2001年之間。在人均GDP尚未達(dá)到5465元的時候，煙(粉)塵排放量隨著人均GDP的增加而增加，這主要是因為相對來說在舊有的工業(yè)生產(chǎn)條件下，煙(粉)塵的排放量在所有污染物中所占的比重較大。當(dāng)人均GDP超過5465元以后，煙(粉)塵排放量隨著人均GDP的增加而減少，這表明生產(chǎn)技藝在當(dāng)時有了一定程度的提高，對于煙(粉)塵排放的控制也有了明顯的進(jìn)步。

四、政策建議

(1)提高能源的利用效率。燃煤、燃油等使用效率的低下是大氣污染產(chǎn)生的一個重要原因，正是因為在以往的工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中不夠注重充分利用這些資源，才使得工業(yè)廢氣、二氧化硫以及煙(粉)塵等污染物的排放量與日俱增。因此，只有轉(zhuǎn)變生產(chǎn)生活觀念，最大限度地利用這些資源才能夠在更大程度上降低污染物的排放量。當(dāng)前河南省基本已經(jīng)突破第二個轉(zhuǎn)折點或者說EKC拐點，在中央政府的號召和新生產(chǎn)技術(shù)的支持下提高煤炭等能源的使用效率已是大勢所趨，企業(yè)和居民家庭都應(yīng)為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會做出貢獻(xiàn)。

(2)順應(yīng)歷史的規(guī)律制定合理有效的減排目標(biāo)。在過去的二十年內(nèi)由于缺少歷史的經(jīng)驗和實際的參考，我國的節(jié)能減排工作一直沒有取得有效的進(jìn)展。根據(jù)發(fā)達(dá)國家近幾十年的污染治理工作中所產(chǎn)生的經(jīng)驗，碳排放量大致可分為三個階段：碳排放積累階段、碳相對減排階段、碳絕對減排階段。當(dāng)前我國正處在并將長期處在相對減排的第二階段，更要在未來長期內(nèi)制定符合各地區(qū)實際情況的減排目標(biāo)，力爭早日進(jìn)入絕對減排的第三階段。

(3)增強(qiáng)城市的環(huán)境承載力。除了從能源使用的角度降低污染之外，客觀上還應(yīng)當(dāng)在河南省內(nèi)各大城市的環(huán)境承載力上加強(qiáng)重視和保護(hù)。河南省作為人口大省，近幾年隨著人口出生率的增加，在龐大的人口基數(shù)下環(huán)境承載力逐漸下降。為此，更要貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀全面協(xié)調(diào)可持續(xù)的原則在改善居民生活水平和條件的同時兼顧資源的合理開發(fā)與城市環(huán)境的保護(hù)，促進(jìn)彼此之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，從而增強(qiáng)城市的環(huán)境承載力。

(4)加強(qiáng)大氣污染的綜合治理。大氣污染需要從經(jīng)濟(jì)、行政、法律以及思維觀念等多個方面著手進(jìn)行綜合的整治，在加快城鎮(zhèn)化進(jìn)程的同時應(yīng)當(dāng)提高對各項環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)的監(jiān)督力度和執(zhí)行力度，做到發(fā)展與保護(hù)同步進(jìn)行。除此之外，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級與戰(zhàn)略性調(diào)整也是不可忽視的重要舉措，要想打造“低碳型經(jīng)濟(jì)”需要以更多的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)取代舊有的高污染的產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)第二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。最后，要向居民和企業(yè)傳遞可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保意識，促使政府與民間在大氣污染的防治和環(huán)境保護(hù)的進(jìn)程中實現(xiàn)良好的互動和反饋，最終實現(xiàn)改善空氣質(zhì)量、打造綠色城市的目標(biāo)。